在电子工业中，经常使用高速PCB电路板。现代电子设备中使用的PCB满足特定要求至关重要。因此，对高速PCB设计的需求持续增长。此外，硬件工程专业人员现在更关注高速PCB设计。
高速PCB电路板对于开发高科技设备至关重要。随着高科技设备越来越小，数据传输速度也越来越快。此外，这些设备更加方便和实用。因此，了解高速PCB电路板设计的基础知识对PCB设计师来说至关重要。在本文中，我们将提供有关高速设计的重要信息。此外，我们还将深入研究高速PCB设计指南。
高速PCB电路板设计提供非常高速的信号传输。这意味着具有高速PCB电路板的设备可以以非常高的速率传输数据。高速电路设计为制造商和工程师提供了许多优势。这种PCB设计有助于开发最先进的电子解决方案。
然而，在信号完整性相关的开发阶段存在一定的困难。正确选择PCB材料有助于减少完整性问题。然而，您仍然会面临诸如串扰、电磁干扰（EMI）和信号退化等问题。因此，工程师们越来越重视这些问题。
设计一个简单的PCB可能不需要太多时间。然而，在设计高速PCB电路板时，必须考虑一些决策。在这里，您需要考虑放置线路的位置以及需要使用的宽度类型。此外，您还需要考虑线路与其他信号的接近程度。
信号的完整性会影响此设计的物理特性。这些特性包括互连、堆叠和布局。高速设计是一种使用高速数字信号在组件之间传输数据的系统。系统中数字信号的边缘速率表示术语“高速”
布线、互连设计和PCB堆叠设计是高速PCB设计的主要重点。如果您在设计电路板时在这些方面取得成功，您将拥有一个功能性的高速PCB。
什么是高速数字设计？
并非所有的PCB都是高速的。有多种方法可以将高速PCB电路板与其他电路板区分开来。此外，某些特性有助于识别高速PCB设计。因此，如果满足以下条件，则设计是高速的：
数字信号频率为50MHz及以上
该电路具有几个通过高速接口（如CSI和LVDS）相互连接的子电路
PCB尺寸非常小，定位组件更具挑战性
它利用以太网、USB和HDMI进行快速数据传输
线路上的信号传播时间至少为信号上升时间的三分之一
高速PCB设计通常应用于使用高速接口的高频PCB。因此，传输的速度和数据量非常重要。
设计高速PCB时应考虑的因素
在设计高速布局和示意图时，存在规则和挑战。此外，还需要考虑某些因素，因为可能会出现一些挑战。
阻抗
设计高速PCB电路板布局时，请评估单端阻抗Zo。此外，还应考虑差分阻抗Zdiff。未在差分对中合并的单轨阻抗是指单端阻抗。此外，差分阻抗是指耦合轨道之间的阻抗。
其他类型的阻抗包括公共Zcm、偶数模Zoe和奇数模Zoo。此外，这些阻抗并不常见。然而，它们很重要。在设计高速电路时，坚持正确的阻抗特性是至关重要的。
组件位置
元件的放置是高速电路布局中的一个关键点。因此，您需要找出组件在PCB上的位置。例如，根据组件的功能对其进行排序。此外，如果部件执行类似功能，则应将其放置在彼此靠近的位置。模拟组件应具有GND多边形。
此外，将模拟元件与数字记录道和元件分开放置。这有助于避免电磁干扰。此外，为长度调整创建足够的空间。无需将高速组件放置在靠近干扰源的位置。此外，您不应该将与高速接口相关的组件放置在离电路板边缘太近的位置。
这种放置会对信号质量产生负面影响。因此，将这些组件移动到电路板中心更为理想。当电路板非常小时，元件的位置更具挑战性。
串扰
当通过通信轨道传输的信号在其他轨道中造成不必要的影响时，就会发生这种现象。此效应表示信号发生变化。此外，存在平行磁道的部分的长度决定了串扰。
你可以通过放置一些东西来减少串扰。因此，线路之间的距离应至少比线路宽度三倍。此外，差分对之间应该有距离。该距离应至少比轨道宽度长五倍。此外，这有助于减少差分对之间的串扰。
跟踪长度调整
为通过数据线进行信号传播同步，必须调整记录道的长度。如果存在同步，接口可能根本无法工作，或在最大频率下出现故障。因此，轨迹长度调整是高速设计中的一个重要方面。
接口频率越高，对长度匹配的要求就越高。您只能为并行接口调整记录道的长度。但是，有几个记录道没有用于长度调整的空间。您可以在差分对中连接信号以实现串行接口。
对于非常高速的接口，记住FPGA和CPU中的互连延迟是至关重要的。差分对的长度匹配规则更为复杂。所有记录道必须具有相同的长度。
接地
仅在一层上跟踪高速接口是不可能的。因此，必须使用过孔将记录道移动到其他层。此外，过孔是一些电镀孔，有助于线路相互连接。差分层上的GND多边形应靠近信号孔。因此，将此类GND过孔靠近信号过孔。此外，GND过孔是缝合过孔。这样，您可以在整个高速跟踪中保持相同的GND参考。
您需要小心如何使用过孔进行高速信号布线。过多填充过孔会导致高电流密度。此外，这可能导致过热。确保在过孔之间创建足够的空间。此外，接地和电源板也是该设计的重要考虑因素。
信号完整性、路由和电源完整性
信号完整性
这通常是从设计PCB中的某个阻抗值开始的。此外，它还涉及在整个布线和布局过程中保持比阻抗值。还有其他一些策略可以帮助实现信号完整性。其中包括：
通过背钻去除超高速阻抗线中的寄生电感（电感通直流阻交流；通低频阻高频）
减少过孔布线
就可避免纤维编织效应的工艺和材料咨询制造商
保留需要长度匹配的网络和总线的列表。这将帮助您应用调整结构来消除倾斜
关注组件之间的较短路线，以创建高速信号
使用粗略的串扰模拟或计算来确定PCB布局中网络之间的正确间距
高速走线
遵循高速项目的设计规则将有助于满足间距和阻抗要求。此外，您还可以在差分对走线中实施重要规则。可以使用最佳布线工具对线路几何体限制进行编码。在高速设计中，将地平面放置在靠近线路的位置非常重要。
构建层堆叠结构，使相邻层中的接地层与阻抗控制信号相连。这有助于保持一致的阻抗，并在高速PCB布局中定义返回路径。
电源完整性
保持向高速部件稳定输送功率非常重要。这是因为电源完整性问题通常被伪装成信号完整性问题。此外，当瞬态产生强烈振荡时，它们会导致总线和互连产生不必要的辐射。因此，利用去耦电容器组来确保电力输送。
此外，在相邻层上使用电源和接地层对。这有助于提供更多电容以保持低PDN阻抗。
高速PCB电路板设计中的信号完整性
你的铜线里会有信号。这些是模拟和数字信号。数字信号是时钟或方波信号。此外，该信号是值的更简单表示。它包括低点和高点。模拟信号具有设定范围的正值和负值。这种类型的高速信号可以根据其信号频率和强度确定一定程度的结果。
这两个信号的问题是，它们容易受到干扰。当环境影响信号时，信号问题就会出现。为了确保信号的完整性，您必须将某些东西放置到位。信号完整性在高速PCB布局中至关重要。
例如，如果有一个网络将包含数据的信号从PCB布局上的点a传输到点B。A点为发射机，B点为接收机。某些因素会破坏A点和B点之间的完整性。其中一些因素包括：
信号延迟
当你的线路上的电流发生不必要的偏移时，就会发生这种情况。因此，这会导致额外的电流。这会导致高信号延迟。
信号反射
当有信号沿铜线传输时，就会发生这种情况。然后信号反射回其起点，而不是到达其目的地。
信号时间
当发送到最终目的地的高速信号不能按时到达时，就会发生信号定时。因此，发生这种情况时，您可能会将信号解释为1。
信号噪声
当PCB上的另一个信号出现随机波动时，就会出现信号噪声。这可能会影响附近的其他高速信号。
用于高速设计和布局的高级工具
有用于实现高速电路设计的PCB设计软件。这些软件在用于此设计时提供了增强的功能。此外，设计师必须进行大量工作，以确保电磁兼容性和电源完整性。然而，适当的工具可以帮助取得巨大的成果。
有更多开发的PCB设计软件，有助于实现行业标准的结果。一些仿真程序是专门为评估信号和电源完整性而设计的。此外，模拟在PCB设计中也很重要。这是因为他们在制造设计之前就解决了某些PI、SI或EMI问题。
像EAGLE、Altium Designer等高级软件可以帮助您实现卓越的效果。Altium Designer 20中包含了一些新功能。这些功能有助于增强高速布局。例如，传播延迟是一个很好的特性。此功能可帮助您同时查看信号传播延迟和信号跟踪的长度。
电路设计外派工程师信任Altium Designer提供的用于高速布局和设计的工具。确保在设计高速PCB时使用最佳工具。此外，这有助于使您的设计过程更简单、更快。
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